Die europäische Weltraumorganisation ESA hat zusammen mit dem Universitätsklinikum der TU Dresden Wege untersucht, mittels 3D-Druck Haut und Knochen in Schwerelosigkeit herzustellen. Der 3D-Druck von menschlichem Gewebe im Weltraum soll bei langen Weltraumflügen mögliche Erkrankungen besser heilen oder Verletzungen behandeln können.
Die NASA möchte Menschen auf den Mars schicken und dafür auch den 3D-Druck nutzen (wir berichteten). Jetzt wurde eine Möglichkeit vorgestellt, wie Astronauten menschliche Haut und Knochen mit Hilfe der 3D-Drucktechnologie herstellen können. So wäre eine Behandlung von Verbrennungen und Knochenbrüchen vor Ort deutlich einfacher möglich als mit bisherigen Verfahren. Laut einer Pressemitteilung der europäischen Weltraumorganisation ESA soll 3D-gedrucktes, menschliches Gewebe verletzten Astronauten besser bei der Heilung helfen.
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Bioprinting bei niedriger Schwerkraft
Forscher des Universitätsklinikums der TU Dresden haben den 3D-Druck von Haut- und Knochenproben untersucht, um festzustellen, ob diese auch in einer Umgebung mit niedriger Schwerkraft hergestellt werden können. Der Versuch war erfolgreich.
Menschliches Blutplasma diente dabei als Biotinte für die Hautprobe. Calciumphosphat-Knochenzement kam als strukturstützendes Material zum Einsatz. Während der Wachstumsphase wird dies absorbiert. Die Proben sind erste Schritte der ESA, um medizinische und chirurgische Einrichtungen auszustatten, um auch auf langen Flügen oder auf dem Mars ein Überleben zu garantieren.
„Auf begrenzte Raum ist es nicht möglich, für alle medizinischen Fälle vorzusorgen“, meinte Tommaso Ghidini, Leiter der Abteilung Strukturen, Mechanismen und Materialien der ESA.
Weniger Abstoßung durch Plasma vom Patienten
Wenn das Blutplasma direkt aus dem Patienten stammt, könnte das vor der Abstoßung des Transplantats schützen. Auch sonst gab es in diesem Jahr bereits einige technische Fortschritte im Druck von Organen. Wir haben über ein winziges Herz aus menschlichem Gewebe berichtet. Einen atmenden Lungenluftsack gab es ebenfalls.
Ob Fische, Frösche oder Mäuse: Durchsichtige Tiere lassen Forscher tiefer blicken. Dass Transparenz auch bei der Herstellung von Organen aus dem 3D-Drucker von Nutzen ist, macht neugierig auf die Zukunft.
3D-Druck gibt es in der Industrie schon lange: Geometrisch anspruchsvolle Objekte, die früher unter hohem Materialverbrauch mithilfe formgebender Werkzeuge hergestellt werden mussten, lassen sich heute computergestützt designen und computergestützt herstellen (Computer Aided Manufacturing – CAM).
In der Medizin werden mancherorts diese landläufig „3D-Drucker“ genannten Maschinen genutzt, um komplexe Operationen zu planen oder patientenindividuelle Implantate herzustellen, etwa für orthopädische Eingriffe. Diese Implantate bestehen dann allerdings aus nicht abbaubaren, etwa metallischen Materialien.
Intensiv erforscht würden derzeit individuelle, resorbierbare Implantate, die per additiver Fertigung (3D-Druck) erzeugt werden, sagte Professor Michael Gelinsky von der TU Dresden beim Jahreskongress der Deutschen Gesellschaft für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie in Dresden. Ihr Vorteil: Sie ermöglichen die Geweberegeneration.
„Günstig wäre das zum Beispiel bei Defekten des noch wachsenden Knochens bei Kindern“, so Gelinsky. Das Implantat würde allmählich durch körpereigenen Knochen ersetzt, so dass dieser normal weiterwachsen kann.
Der Chemiker und Leiter des Zentrums für Translationale Knochen-, Gelenk- und Weichgewebeforschung entwickelt mit einem Team von Wissenschaftlern derzeit die Möglichkeit, mit Hilfe eines 3D-Datensatzes aus der Computertomografie Implantate zur Füllung knöcherne Defekte virtuell zu modellieren.
Das Erzeugen von komplexem Gewebeersatz, ja ganzen Organen, wäre der über-übernächste Schritt.